KR20050001438A - Variable nozzle control apparatus of Turbocharger - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 엔진 ECU로부터 전송된 제어신호에 반응하여 전자제어 엑츄에이터에 의해 자동차에 장착된 터보차져의 가변노즐의 베인의 작동을 제어하기 위한 터보차져의 가변노즐제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a variable nozzle control apparatus of a turbocharger for controlling the operation of vanes of the variable nozzle of a turbocharger mounted on an automobile by an electronic control actuator in response to a control signal transmitted from an engine ECU.
본 발명은 일본특허출원 제2003-34633호 및 제2003-182500호에 기초한 것으로, 전체적인 내용은 참조로서 본 건에 포함되어 있다.The present invention is based on Japanese Patent Application Nos. 2003-34633 and 2003-182500, the entire contents of which are incorporated herein by reference.
종래에는 이러한 형태의 자동차에 장착된 터보차져의 가변노즐의 베인의 개도를 제어하기 위한 기술은, 예를들어 도 8에 도시된 바와 같은 구조를 갖는다.Conventionally, the technique for controlling the opening degree of the vane of the variable nozzle of the turbocharger mounted on this type of vehicle has a structure as shown in, for example, FIG.
설명은 구조에 맞추어 제공된다. 부호 "1"은 주로 공지된 CPU, ROM, RAM, 및 I/O 회로를 포함하는 마이크로컴퓨터로 구성되는 엔진 ECU를 나타낸다. 엔진 ECU(1)는 내연기관 안으로 흡기된 공기의 양을 다양하게 조절할 수 있는 전자제어 스로틀밸브를 포함하며, 전자제어 스로틀밸브를 개·폐하는 작동을 수행하기 위해 제공한다. 엔진 ECU(1)는 엔진에 제공되는 수온센서, 회전센서 및 부하센서의 감지신호를 입력하고, 공기-연료 혼합비, 엔진 수온, 엔진 속도, 흡기량 및 연료분사량을 감지한다. 부호 "2"는 엔진의 흡기튜브 측면에 제공되며 대기로부터 공기를 유입하기 위해 제공하는 듀티 솔레노이드밸브(duty solenoid valve)를 나타낸다. 듀티 솔레노이드밸브(2)는 엑츄에이터, 예를 들어 부압 엑츄에이터(3)에 의해 공기압을 조정하며, 그로부터 개도(opening)가 제어되고 엔진 내부로의 흡기량이 조절된다. 더욱이 듀티 솔레노이드밸브(2)는 압력챔버, 엔진 내부의 부압챔버 및 대기압챔버 사이에 제공되고, 엔진 ECU(1)로부터 제어신호의 수신에 의해 작동한다. 다른 한편, 엔진의 부압챔버는 진공펌프(4)로부터 부압을 수신 및 조절하며, 그에 따라 부압 엑츄에이터(3)를 작동시킨다. 진공펌프(4)는 운전을 통해 오일을 순환시킨다. 부호 "5"는 터보차져 내에 제공된 배기가스의 유속이 부압 엑츄에이터(3)의 작동에 의해 가변되도록 가변노즐의 개도를 제어하는 소위 내연기관의 과급장치인 터보차져를 나타낸다. 도면에서, 부호 "6"은 터보차져(5)의 배기가스 유동통로 내에 설치된 호스(6a)를 가지는 압력센서를 나타내며, 압력센서(6)의 감지신호는 통신 라인(6b)을 통해 엔진 ECU(1)에 인가된다.The description is provided in accordance with the structure. Reference numeral "1" denotes an engine ECU composed mainly of a microcomputer including a known CPU, ROM, RAM, and I / O circuits. The engine ECU 1 includes an electronically controlled throttle valve capable of variously adjusting the amount of air taken into the internal combustion engine, and serves to perform the operation of opening and closing the electronically controlled throttle valve. The engine ECU 1 inputs the detection signals of the water temperature sensor, the rotation sensor and the load sensor provided to the engine, and detects the air-fuel mixture ratio, engine water temperature, engine speed, intake air amount and fuel injection amount. The symbol "2" denotes a duty solenoid valve provided on the side of the intake tube of the engine and providing air intake from the atmosphere. The duty solenoid valve 2 adjusts the air pressure by an actuator, for example, a negative pressure actuator 3, from which opening is controlled and the amount of intake air into the engine is adjusted. Further, the duty solenoid valve 2 is provided between the pressure chamber, the negative pressure chamber inside the engine, and the atmospheric pressure chamber, and operates by receiving control signals from the engine ECU 1. On the other hand, the negative pressure chamber of the engine receives and regulates the negative pressure from the vacuum pump 4, thereby operating the negative pressure actuator 3 accordingly. The vacuum pump 4 circulates oil through operation. Reference numeral "5" denotes a turbocharger which is a so-called turbocharger of the internal combustion engine which controls the opening degree of the variable nozzle so that the flow rate of the exhaust gas provided in the turbocharger is varied by the operation of the negative pressure actuator 3. In the drawing, reference numeral 6 denotes a pressure sensor having a hose 6a installed in the exhaust gas flow passage of the turbocharger 5, and the detection signal of the pressure sensor 6 is connected to the engine ECU (via the communication line 6b). Is applied to 1).
더욱이, 종래 기술의 또다른 예는 일본특허출원 JP-A-2001-107738호에서 개시되어진 내연기관의 가변노즐 터보차져 제어장치를 포함하며, 도 9는 이러한 가변노즐 터보차져 제어장치의 구조를 도시하고 있다.Moreover, another example of the prior art includes a variable nozzle turbocharger control apparatus of an internal combustion engine disclosed in Japanese Patent Application JP-A-2001-107738, and Fig. 9 shows the structure of such a variable nozzle turbocharger control apparatus. Doing.
설명은 구조에 맞추어 제공된다. 부호 "7"은 센터하우징, 압축기 하우징 및 터빈하우징을 포함하는 터보차져를 나타낸다.The description is provided in accordance with the structure. Reference numeral 7 denotes a turbocharger including a center housing, a compressor housing and a turbine housing.
터보차져(7)에는 공기를 유입하는 흡기포트(7a)와, 터보차져(7)에 의해 엔진(8)에 압축공기를 공급하는 압축공기 공급홀(7d)이 제공된다. 또한, 배기가스 흡입포트(7c) 및 배기가스를 배출하는 배기가스 배출포트(7b)가 터보차져(7) 내에 제공된다.The turbocharger 7 is provided with an intake port 7a for introducing air and a compressed air supply hole 7d for supplying compressed air to the engine 8 by the turbocharger 7. In addition, an exhaust gas suction port 7c and an exhaust gas discharge port 7b for discharging the exhaust gas are provided in the turbocharger 7.
압축기 하우징에서는, 엔진(8)의 연소챔버에 공급될 공기를 흡기하기 위한 흡기포트(7a)가 센터하우징의 반대면에 위치된 일부분에 제공된다. 터빈하우징은센터 하우징의 다른 단부측에 부착되고, 배기가스는 터빈하우징 상에 분무된 후 터빈하우징에서 센터하우징의 반대측에 위치된 부분에서 배기가스 배출포트(7b)를 통해 촉매에 공급된다. 터보차져(7) 내에 제공된 가변노즐(미도시)은 센터하우징과 터빈하우징의 사이에 배치된다. 부호 "9"는 스텝핑 모터를 나타낸다. 스텝핑 모터(9)의 구동 운전에 의해, 작동편(10)은 동일 방향에서 가변노즐에 제공된 링 플레이트를 가압하도록 운전되고, 그에 따라 공통 가변노즐의 베인 사이의 간극 크기를 조절하게 된다. 이와 같이 하여 터빈 휠 상에 분무된 배기가스의 유속이 조절된다. 부호 "11은 엔진에 제공된 다양한 센서들의 감지된 출력을 입력하고, 감지된 출력에 근거하여 엔진의 운전상태를 확인하며, 스텝핑 모터(9)의 구동운전을 제어하며, 그에 따라 터빈 휠 상에 분무된 배기가스의 유속을 조절하도록 각각의 가변노즐의 베인의 개도를 제어하기 위해 제공하는 엔진의 ECU(전자제어유닛)를 나타낸다. 결과적으로, 연소용으로 강제 공급되는 공기의 양은 또한 조절된다.In the compressor housing, an intake port 7a for intake of air to be supplied to the combustion chamber of the engine 8 is provided in a portion located on the opposite side of the center housing. The turbine housing is attached to the other end side of the center housing, and the exhaust gas is sprayed onto the turbine housing and then supplied to the catalyst through the exhaust gas discharge port 7b in the portion located on the opposite side of the center housing in the turbine housing. A variable nozzle (not shown) provided in the turbocharger 7 is arranged between the center housing and the turbine housing. Reference numeral “9” denotes a stepping motor. By the driving operation of the stepping motor 9, the operating piece 10 is driven to press the ring plate provided on the variable nozzle in the same direction, thereby adjusting the gap size between the vanes of the common variable nozzle. In this way, the flow rate of the exhaust gas sprayed on the turbine wheel is adjusted. Reference numeral "11" inputs the sensed output of various sensors provided to the engine, confirms the operating state of the engine based on the sensed output, controls the driving operation of the stepping motor 9, and thus sprays onto the turbine wheel. An ECU (electronic control unit) of an engine is provided to control the opening degree of the vane of each variable nozzle to adjust the flow rate of the exhaust gas .. As a result, the amount of air forcibly supplied for combustion is also regulated.
도면에서, 부호 "12"는 엔진(8)에 연결되는 라디에이터를 나타낸다. 엔진(8)의 냉각수는 라디에이터 내에서 순환하고 이에 따라 냉각된다. 부호 "13"은 자동차의 실내에 따뜻한 공기가 공급되도록 냉각수가 가열되어지는 엔진에 연결된 히터를 나타낸다.In the figure, reference numeral 12 denotes a radiator connected to the engine 8. Cooling water of the engine 8 circulates within the radiator and is thus cooled. Reference numeral 13 denotes a heater connected to an engine in which the coolant is heated so that warm air is supplied to the interior of the vehicle.
종래 기술에 따르면, 점화스위치의 전체 위치는 내연기관의 가변노즐 터보차져 제어장치의 비정상적인 상태 발생시, 콜드 스타트(cold starting)시, 히터 작동시 또는 공회전시 가변노즐의 최초 위치인 것으로 설정된다.According to the prior art, the overall position of the ignition switch is set to be the initial position of the variable nozzle when an abnormal state occurs in the variable nozzle turbocharger control device of the internal combustion engine, at cold starting, at heater operation, or at idle.
결과적으로, 전개위치의 부근에서 각 노즐 베인의 위치 제어의 정밀도는 강화될 수 있으며, 더욱이 제어능력은 높은 회전 및 낮은 부하운전 상태로 개선될 수 있다.As a result, the precision of the position control of each nozzle vane in the vicinity of the deployment position can be enhanced, and moreover, the control ability can be improved to a high rotational and low load driving state.
종래 기술은 상술한 바와 같은 구조를 가지므로 아래와 같은 문제점이 있다.The prior art has a structure as described above has the following problems.
보다 상세하게는, 종래 기술의 전자(former)의 경우에 있어, 제어신호는 엔진 ECU(1)로부터 발생되며, 듀티 솔레노이드밸브(2)를 통해 부압 엑츄에이터(3)를 작동시키고, 그로 인해 터보차져(5)에 제공된 가변노즐의 개도를 제어하기 위하여 레버 및 로드를 포함하는 링크기구에 결합된 가변노즐의 개도를 제어하게 된다.More specifically, in the case of prior art formers, the control signal is generated from the engine ECU 1, which actuates the negative pressure actuator 3 via the duty solenoid valve 2 and thereby the turbocharger. In order to control the opening degree of the variable nozzle provided in (5), the opening degree of the variable nozzle coupled to the link mechanism including the lever and the rod is controlled.
엔진 ECU(1)를 구성하는 마이크로컴퓨터는 흡기압력, 즉 흡기통로를 통해 엔진 내부로 유입되는 공기 공급에 있어서의 부스트 압력(boost pressure)을 계산하는 것이다. X 축으로 설정된 엔진 회전신호, Y 축으로 설정된 연료분사량 및 Z 축으로 설정된 목표 부스트 압력을 갖는 데이터 맵(data map)이 저장되고, 엔진의 센서로부터 입력되는 수온신호, 회전신호 및 부하신호가 판독되며, 신호량에 대해 적합한 목표 부스트 압력이 산출된다. 더욱이, 실제 부스트 압력은 출력신호에 반응하여 엔진 ECU(1)를 작동시키기 위해 압력센서(6)로부터 감지된다. 따라서, 듀티 솔레노이드밸브(2)와 부압 엑츄에이터(3)가 센서에서의 정밀도에 의한 작동에서 배열 오류, 온도의 표류 또는 데이터 맵의 선형 보간 컴퓨팅 에러를 초래하고, 가변노즐의 개도가 바람직하게 제어될 수 없는 문제점이 있다.The microcomputer constituting the engine ECU 1 calculates the intake pressure, that is, the boost pressure in the air supply flowing into the engine through the intake passage. A data map having an engine rotation signal set on the X axis, a fuel injection amount set on the Y axis, and a target boost pressure set on the Z axis is stored, and a water temperature signal, a rotation signal, and a load signal input from the engine sensor are read. And a suitable target boost pressure is calculated for the signal amount. Moreover, the actual boost pressure is sensed from the pressure sensor 6 to actuate the engine ECU 1 in response to the output signal. Thus, the duty solenoid valve 2 and the negative pressure actuator 3 cause misalignment, drift of temperature or linear interpolation computing error of the data map in the operation by the precision in the sensor, and the opening degree of the variable nozzle is preferably controlled. There is no problem.
특히, 부압 엑츄에이터(3)의 위치는 조정된 부압량과 리턴스프링의 스프링압에 의해 결정된다. 최적값을 가지도록 제어 작동을 실행하며, 더욱이 부압 엑츄에이터(3)가 정압 및 부압을 요구하고 가변노즐의 개도가 부적합할 때 판정 작업을실행하는 엔진 ECU(1)의 제어 소프트웨어는 크게 증가된 부하이력현상(load hysteresis)을 갖게 되고 결정을 보여줄 수 없는 문제점이 있다.In particular, the position of the negative pressure actuator 3 is determined by the adjusted negative pressure amount and the spring pressure of the return spring. The control software of the engine ECU 1, which executes the control operation to have an optimum value, and furthermore, performs the determination when the negative pressure actuator 3 requires the positive pressure and the negative pressure and the opening degree of the variable nozzle is not suitable, greatly increases the load. There is a problem with load hysteresis and inability to show decisions.
더욱이, 엔진 ECU(1)와 듀티 솔레노이드밸브(2)는 각각 실내와 엔진 룸에 제공된다. 엔진 ECU(1)로부터 듀티 솔레노이드밸브(2) 및 부압 엑츄에이터(3)로 안내된 제어신호라인은 길고 혼잡하며, 노이즈가 발생하기 쉽다. 이러한 이유로, 노이즈에 대한 대응책은, 예를 들어 제어신호라인이 보호되도록 하는 것이다. 더욱이, 듀티 솔레노이드밸브(2)의 세부 디자인은 복잡하다.Moreover, the engine ECU 1 and the duty solenoid valve 2 are provided in the room and the engine room, respectively. The control signal lines guided from the engine ECU 1 to the duty solenoid valve 2 and the negative pressure actuator 3 are long, congested, and prone to noise. For this reason, countermeasures against noise are such that the control signal lines are protected, for example. Moreover, the detailed design of the duty solenoid valve 2 is complicated.
아울러, 듀티 솔레노이드밸브(2)는 호스(3a)를 통해 부압 엑츄에이터(3)의 부압 챔버에 연결되고, 엔진에 의해 회전되는 진공펌프(4)는 듀티 솔레노이드밸브(2)에 연결되며, 대기와 소통하는 가변노즐의 개도는 기계적 수단, 즉 호스(3a)를 통한 부압 엑츄에이터(3)으로 구성된다. 결과적으로, 호스(3a)와, 더욱이 진공펌프(4)는 전체 시스템의 크기 및 복잡성이 증대되도록 요구되는 문제점이 있다.In addition, the duty solenoid valve 2 is connected to the negative pressure chamber of the negative pressure actuator 3 through the hose 3a, and the vacuum pump 4 rotated by the engine is connected to the duty solenoid valve 2, and The opening of the variable nozzle in communication consists of a negative pressure actuator 3 through mechanical means, ie a hose 3a. As a result, the hose 3a and moreover the vacuum pump 4 have a problem that the size and complexity of the entire system are required to be increased.
종래 기술의 후자(latter)의 경우에 있어서, 상술한 바와 같이 작동편(10)에 의해 동작되는 가변노즐은 터빈 휠 상에 분무되는 배기가스의 통로로 제공된다. 가변노즐은 링 플레이트에 의해 개방 및 폐쇄된다. 결과적으로, 배기가스의 유량을 조절하기 위한 내연기관의 가변 터보차져 제어장치에서 가변노즐의 최초의 위치는 내연기관의 가변노즐 터보차져 제어장치의 이상 발생시, 콜드 스타트(cold starting)시, 히터 작동시 또는 내연기관의 공회전시에 제어된다. 더욱이, 가변노즐의 베인의 구동 작업은 스텝핑모터(9)의 회전 작동에 의해 실행된다. 결과적으로, 종래 기술에서 후자의 경우는 전자의 경우와 거의 동일한 문제점을 가지고 있는 것이다.In the latter case of the prior art, the variable nozzle operated by the operating piece 10 as described above is provided as a passage of the exhaust gas sprayed onto the turbine wheel. The variable nozzle is opened and closed by a ring plate. As a result, the initial position of the variable nozzle in the variable turbocharger control device of the internal combustion engine for regulating the flow rate of the exhaust gas is determined by the operation of the heater in the event of an abnormality in the variable nozzle turbocharger control device of the internal combustion engine. Controlled at idle or during idling of the internal combustion engine. Moreover, the driving operation of the vane of the variable nozzle is executed by the rotation operation of the stepping motor 9. As a result, the latter case in the prior art has almost the same problems as the former case.
이와 같이 종래기술의 두 번째 예에서, 베인의 개도각은 가변노즐의 최초 위치에 기초하여 확인되고 일정하게 결정된다. 베인의 개도가 목표 개도각으로부터 변환되는 경우에는 어떠한 상쇄 제어(offset control)도 수행될 수 없다. 따라서, 실시간으로 적절하게 노즐 베인의 위치를 제어하는 것은 어려움이 있다.As such, in the second example of the prior art, the opening angle of the vane is identified and determined constantly based on the initial position of the variable nozzle. If the vane opening degree is converted from the target opening angle, no offset control can be performed. Therefore, it is difficult to control the position of the nozzle vane properly in real time.
본 발명의 첫번째 목적은, 전자제어 엑츄에이터를 포함하고, 엔진 ECU로부터 제어신호라인을 통해 전자제어 엑츄에이터를 제어하며, 터보챠져에 제공된 가변노즐의 베인의 개도를 제어하고 실시간에서 적절하게 노즐 베인의 위치를 조정함으로써 가변노즐의 밸브의 실제 개도위치에의 적응 및 제어를 실행하도록 전자제어 액츄에이터에 의해 가변노즐의 베인 개도 목표 위치를 간단하게 산출하기 위한 시스템 또는 장치를 제공하는 데 있으며, 그로부터 엔진 ECU의 소프트웨어 부하를 감소시키고 다양한 호스(hoses)를 제거하며, 더욱이 노이즈(noise)에 대하여 취해질 대책을 요구하지 않는 제어신호 라인을 구성하고, 크기를 줄이기 위해 터보차져 상에 전자제어 엑츄에이터를 장착하고, 가변노즐의 베인의 개도가 적합한지 또는 비교처리를 실행하고 해상도를 강화하며, 그리고 피드백신호에 의해 제어될 수 있는 전자제어 엑츄에이터에 의해 가변노즐의 베인의 개도를 제어하는지를 자동적으로 결정하게 된다.The first object of the present invention includes an electronically controlled actuator, controls the electronically controlled actuator from the engine ECU via a control signal line, controls the opening degree of the vane of the variable nozzle provided in the turbocharger and appropriately positions the nozzle vane in real time. It is to provide a system or apparatus for simply calculating the vane opening target position of the variable nozzle by the electronic control actuator to perform the adaptation and control of the variable nozzle to the actual opening position of the valve by adjusting the Reduces software loads, eliminates various hoses, furthermore configures control signal lines that do not require measures to be taken against noise, mounts electronically controlled actuators on turbochargers to reduce size, and Whether the vane opening of the nozzle is appropriate or performing comparison processing It is to automatically determine whether the vane of the variable nozzle is controlled by the electronic control actuator which can be controlled by the feedback signal.
시스템 또는 장치의 구동 운전에서, 가변 노즐의 베인은 전체 운전구역 중 일부 운전각도 범위내에서 운전된다. 따라서, 가변노즐의 베인의 정상운전 구역과는 다른 운전각도 범위내의 노즐링의 표면에 그을음이 들러붙거나 잔류된다. 본 발명의 두 번째 목적은 점화스위치의 오프(OFF) 동작에 의해 실행되는 엔진의 정지에 근거하여 엔진 ECU로부터 전송된 상태지시정보에 의해 가변노즐의 베인의 전체 작동구역에서 적어도 한번 전폐위치를 거쳐 전개위치로 베인을 작동시키고, 그로부터 소위 그을음 청소를 수행하는데 있다.In the driving operation of the system or apparatus, the vanes of the variable nozzles are operated within a certain operating angle range of the entire operating area. Therefore, soot sticks or remains on the surface of the nozzle ring in the operating angle range different from the normal operating region of the vane of the variable nozzle. The second object of the present invention is to pass through the fully closed position at least once in the entire operating area of the vane of the variable nozzle by the status indication information transmitted from the engine ECU based on the engine stop which is executed by the OFF operation of the ignition switch. Operating the vane to the deployed position, from which so-called soot cleaning is performed.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터보차져의 가변노즐제어장치의 구조를 도시한 다이어그램;1 is a diagram showing the structure of a variable nozzle control apparatus for a turbocharger according to an embodiment of the present invention;
도 2는 전자제어 엑츄에이터의 제1 실시예를 도시하며 본 발명에 따른 터보차져의 가변노즐제어장치를 보여주는 블럭 다이어그램;2 is a block diagram showing a first embodiment of an electronically controlled actuator and showing a variable nozzle control apparatus for a turbocharger according to the present invention;
도 3은 전자제어 엑츄에이터의 내부 구조에 관한 제2 실시예를 도시하며 본 발명에 따른 터보차져의 가변노즐제어장치를 보여주는 블럭 다이어그램;3 is a block diagram showing a second embodiment of the internal structure of the electronically controlled actuator and showing the variable nozzle control apparatus of the turbocharger according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 터보차져의 가변노즐제어장치에 관한 제3 실시예를 도시한 블럭 다이어그램;4 is a block diagram showing a third embodiment of a variable nozzle control apparatus for a turbocharger according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 터보차져의 가변노즐제어장치에 관한 제4 실시예를 도시한 블럭 다이어그램5 is a block diagram showing a fourth embodiment of a variable nozzle control apparatus for a turbocharger according to the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 터보차져의 가변노즐제어장치에 관한 제5 실시예에 해당하는 작동 순서도;6 is an operational flowchart corresponding to a fifth embodiment of a variable nozzle control apparatus for a turbocharger according to the present invention;
도 7은 본 발명에 따른 터보차져의 가변노즐제어장치에서 전자제어 엑츄에이터와 터보차져의 가변노즐 간에 관련 작동 다이어그램;Fig. 7 is a related operation diagram between the electronically controlled actuator and the variable nozzle of the turbocharger in the variable nozzle control device of the turbocharger according to the present invention;
도 8은 종래의 일 예에 따른 터보차져의 가변노즐제어장치의 구조를 도시한 다이어그램; 및8 is a diagram showing the structure of a variable nozzle control apparatus for a turbocharger according to a conventional example; And
도 9는 종래의 또다른 예에 따른 터보차져의 가변노즐제어장치의 구조를 도시한 다이어그램이다.9 is a diagram showing the structure of a variable nozzle control apparatus for a turbocharger according to still another conventional example.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
14 : 터보차쳐 14c : 베인14: turbocharged 14c: vane
14b : 호스 14a : 흡기통로14b: hose 14a: intake passage
15 : 압력센서 16,16a : 엔진 ECU15: Pressure sensor 16,16a: Engine ECU
17,17a : 제어신호라인 18 : 전자제어 엑츄에이터17,17a: control signal line 18: electronic control actuator
18a : 레버 18b : 로드18a: lever 18b: rod
19 : 각도센서 20 : 각도신호 변환수단19: angle sensor 20: angle signal conversion means
21 : 비교수단 22 : 계산수단21: comparison means 22: calculation means
23 : 절환스위치 24 : 모터 구동형 논리산출수단23: switching switch 24: motor driven logic calculation means
25 : 모터 드라이버 26 : 모터부25: motor driver 26: motor unit
27 : 감속기구 28 : 출력축27: reduction mechanism 28: output shaft
29 : 와이핑 명령수단 30 : 와이핑 처리수단29: wiping command means 30: wiping processing means
31 : 점화스위치 32 : 통신신호변환수단31: ignition switch 32: communication signal conversion means
33 : 점화스위치판정수단 A1,A4,A5,A6 : 전자제어회로부33: ignition switch determination means A1, A4, A5, A6: electronic control circuit section
A2 : 구동부 S1,S2,S3,S4 : 스토퍼A2: drive section S1, S2, S3, S4: stopper
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 다음의 구조 및 수단들을 가지며 이들로부터 구성된다.In order to achieve this object, the present invention has the following structures and means and is constituted from them.
본 발명의 제1 양태는, 가변노즐을 갖는 터보차져를 포함한 엔진에 제공된 다양한 센서들로부터 감지된 출력을 입력하고, 센서의 감지 출력에 의해 엔진의 운전상황을 확인하는 엔진 ECU로부터 전송된 제어신호에 반응하여 터보차져의 가변노즐의 베인의 개도를 제어하는 전자제어 엑츄에이터를 포함하는 터보차져의 가변노즐제어장치에 맞추어지며, 상기 전자제어 엑츄에이터는 구동원이 되는 모터부와, 감속기구를 통해 모터부에 결합되며 터보차져의 가변노즐의 베인에 결합된 출력축과, 출력축의 실제각도 신호를 출력하기 위해 출력축의 회전각도를 감지하는 각도센서와, 모터부를 구동하기 위한 구동신호를 출력하는 모터 드라이버와, 엔진 ECU로부터 전송되는 가변노즐의 베인의 개도지시정보를 출력축의 목표 각도신호로 변환하는 각도신호변환수단과, 각도신호변환수단으로부터 전송되는 출력축의 목표각도 신호를 각도센서로부터 전송되는 출력축의 실제각도 신호와 비교하며 그로부터 양 신호간 차이에 해당하는 지시신호를 출력하는 비교수단과, 비교수단으로부터 전송된 지시신호에 대해 계산처리를 수행하는 계산수단과, 그리고 계산수단으로부터 전송된 출력신호를 모터 드라이버에 입력하는 모터 구동형 논리산출수단을 갖는다.A first aspect of the present invention is a control signal transmitted from an engine ECU for inputting a sensed output from various sensors provided to an engine including a turbocharger having a variable nozzle, and confirming an operating state of the engine by the sensed output of the sensor. Responsive to the variable nozzle control device of the turbocharger including an electronic control actuator for controlling the opening degree of the vane of the variable nozzle of the turbocharger, the electronic control actuator is a motor unit as a drive source, and the motor unit through the reduction mechanism An output shaft coupled to the vane of the variable nozzle of the turbocharger, an angle sensor for detecting a rotation angle of the output shaft to output an actual angle signal of the output shaft, a motor driver for outputting a driving signal for driving the motor unit, Angle signal side for converting the opening instruction information of the vane of the variable nozzle transmitted from the engine ECU into the target angle signal of the output shaft Comparison means for comparing the target angle signal of the output shaft transmitted from the angle signal conversion means with the actual angle signal of the output shaft transmitted from the angle sensor, and outputting an indication signal corresponding to the difference between the two signals therefrom; Calculation means for performing calculation processing on the indicated instruction signal, and motor-driven logic calculation means for inputting an output signal transmitted from the calculation means to the motor driver.
본 발명의 제2 양태는, 가변노즐을 갖는 터보차져를 포함한 엔진에 제공된 다양한 선서들로부터 감지된 출력을 입력하고, 센서들의 감지된 출력에 의해 엔진의 운전상황을 확인하는 엔진 ECU로부터 전송된 제어신호에 반응하여 터보차져의 가변노즐의 베인의 개도를 제어하기 위한 전자제어 엑츄에이터를 포함하는 터보차져의 가변노즐제어장치에 맞추어지며, 상기 전자제어 엑츄에이터는 구동원이 되는 모터부와, 감속기구를 통해 모터부에 결합되며 터보차져의 가변노즐의 베인에 결합된 출력축과, 출력축의 실제각도 신호를 출력하기 위해 출력축의 회전각도를 감지하는 각도센서와, 모터부를 구동하기 위한 구동신호를 출력하는 모터 드라이버와, 엔진 ECU로부터 전송되는 가변노즐의 베인의 개도지시정보를 출력축의 목표각도 신호로 변환하는 각도신호변환수단과, 각도신호변환수단으로부터 전송되는 출력축의 목표 각도 신호를 각도센서로부터 전송되는 출력축의 실제 각도 신호와 비교하며 그로부터 양 신호간 차이에 해당하는 지시신호를 출력하는 비교수단과, 비교수단으로부터 전송된 지시신호에 대해 계산처리를 수행하는 계산수단과, 계산수단으로부터 전송된 출력신호를 모터 드라이버에 입력하는 모터 구동형 논리산출수단과, 점화스위치의 오프 동작에 의한 엔진의 정지에 근거하여 엔진 ECU로부터 전송된 상태지시정보에 의해 가변노즐의 베인의 전체 운전구역에서 베인이 적어도 한번 전폐위치를 거쳐 전개위치에 정지될 수 있도록 와이핑 작업의 실행을 위한 명령신호를 출력하는 와이핑 지령 수단과, 그리고 와이핑 지령 수단의 명령신호를 모터 구동형 논리산출수단에 인가하는 와이핑 처리수단을 갖는다.A second aspect of the invention is a control transmitted from an engine ECU that inputs a sensed output from various oaths provided to an engine including a turbocharger with a variable nozzle and confirms the operating situation of the engine by the sensed output of the sensors. Responsive to the signal in accordance with the variable nozzle control device of the turbocharger including an electronic control actuator for controlling the opening degree of the vane of the variable nozzle of the turbocharger, the electronic control actuator is a motor source as a drive source, and through the deceleration mechanism Motor driver coupled to the motor unit and output shaft coupled to the vane of the variable nozzle of the turbocharger, an angle sensor for detecting the rotation angle of the output shaft to output the actual angle signal of the output shaft, and a drive signal for driving the motor unit And an angle for converting the opening instruction information of the vane of the variable nozzle transmitted from the engine ECU into the target angle signal of the output shaft. A comparison means for comparing the target angle signal of the output shaft transmitted from the angle signal conversion means and the angle signal conversion means with the actual angle signal of the output shaft transmitted from the angle sensor and outputting an indication signal corresponding to the difference between the two signals therefrom; Calculation means for performing calculation processing on the instruction signal transmitted from the means, motor driven logic calculating means for inputting the output signal transmitted from the calculation means to the motor driver, and stopping the engine by the operation of turning off the ignition switch. Command to output a command signal for the execution of the wiping operation so that the vane can be stopped at the deployment position through at least once in the entire operating area of the vane of the variable nozzle by the status indication information transmitted from the engine ECU. Means and a command signal from the wiping command means to the motor-driven logic calculating means. Wiping processing means.
본 발명에서, 통신신호변환수단은 실제각도 신호를 실제 베인 개도신호로 변환하고 실제 베인개도신호를 엔진 ECU에 전송하기 위도록 구성될 수도 있다.In the present invention, the communication signal conversion means may be configured to convert the actual angle signal to the actual vane opening signal and to transmit the actual vane opening signal to the engine ECU.
본 발명에서, 와이핑 처리수단은 명령신호를 절환스위치를 통해 모터 구동형 논리산출수단에 인가할 수도 있다.In the present invention, the wiping processing means may apply the command signal to the motor-driven logic calculating means through the changeover switch.
이하 본 발명에 따른 터보차져의 가변노즐제어장치의 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 아래에서 상세히 설명된다.An embodiment of a variable nozzle control apparatus for a turbocharger according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 구조를 도시한 다이어그램이다. 설명은 구조에 맞추어 제공된다.1 is a diagram illustrating a structure according to the present invention. The description is provided in accordance with the structure.
부호 "14"는 엔진에 공기를 충전하기 위한 시스템이 되는 터보차쳐를 나타내는 것으로, 터보차쳐(14)는 압축기 휠을 가지는 압축기와, 이 압축기와 동일축으로 로터축에 의해 결합되고 배기가스에 의해 회전된 터보차쳐의 터빈 휠을 갖는 터빈(미도시)을 갖추고 있다. 흡입공기의 흡기 압력을 검지하는 압력센서(15), 즉 부스트 압력(boost pressure)은 호스(14b)를 통해 터보차쳐(14)의 흡기통로(14a)에 연결된다. 더욱이, 가변노즐부재는 터빈 휠을 둘러싸기 위하여 터보차쳐(14)의 터빈 내에 제공된다.Reference numeral 14 denotes a turbocharger which is a system for charging air to the engine, wherein the turbocharger 14 is coupled to a compressor having a compressor wheel, by a rotor shaft coaxially with the compressor, and by exhaust gas. It is equipped with a turbine (not shown) having a turbine wheel of a rotated turbocharger. The pressure sensor 15 for detecting the intake air pressure of the intake air, that is, the boost pressure, is connected to the intake passage 14a of the turbocharger 14 through the hose 14b. Moreover, the variable nozzle member is provided in the turbine of the turbocharger 14 to surround the turbine wheel.
부호 "16"은 수온신호, 회전신호 및 부하신호를 인가하는 엔진 ECU를 나타내는 것으로, 엔진 ECU(16)는 엔진 내에 제공된 다양한 센서들, 예를 들어 엔진의 수온을 감지하는 수온센서, 엔진속도를 감지하고 일정한 크랭크각에서 펄스신호를 출력하는 회전수 센서, 및 공기 유동 측정기에 의해 얻어진 흡기량과 드라이버에 의해 얻어진 엑슬레이터 페달의 스텝핑량(stepping amount)을 감지하는 엑슬레이터 센서로부터의 출력을 감지하고, 그로부터 부하량을 각각 산출한다.Reference numeral 16 denotes an engine ECU for applying a water temperature signal, a rotation signal, and a load signal. The engine ECU 16 displays various sensors provided in the engine, for example, a water temperature sensor for detecting a water temperature of the engine, and an engine speed. Detects and outputs a pulse signal at a constant crank angle, and an output from the axel sensor that detects the intake amount obtained by the air flow meter and the stepping amount of the axel pedal obtained by the driver, From that, the loads are respectively calculated.
경우에 따라서는, 배기가스의 산소 농도에 따라 가변되는 전압 신호를 출력하는 산소센서, 및 도 1에 도시되지 않은 엔진 연소챔버 내 압력을 감지하는 실린더 내압 센서도 더 제공된다.In some cases, an oxygen sensor for outputting a voltage signal that varies in accordance with the oxygen concentration of the exhaust gas, and a cylinder pressure sensor for detecting the pressure in the engine combustion chamber not shown in FIG.
엔진의 작동 상태는 제어신호라인(17)을 통해서 전자제어 엑츄에이터(18)의 구동 운전을 제어하기 위한 이들 감지된 출력을 기초로 하여 확인된다. 전자제어 엑츄에이터(18)는 이에 결합된 레버(18a) 및 로드(18b)를 가지며, 운전에 의해 터보차져(14) 내에 구비된 가변노즐부재(미도시)를 제어한다.The operating state of the engine is confirmed based on these sensed outputs for controlling the drive operation of the electronic control actuator 18 via the control signal line 17. The electronically controlled actuator 18 has a lever 18a and a rod 18b coupled thereto and controls a variable nozzle member (not shown) provided in the turbocharger 14 by operation.
도 2에 도시된 바와 같이, 전자제어 엑츄에이터(18)는 일반적으로 전자제어회로부(A1)와, 이 전자제어회로부(A1)에 의해 구동되어 제어되는 구동부(A2)로 구성되며, 구동부(A2)의 출력축의 회전각도를 감지하는 각도센서(19)를 갖는다. 전자제어회로부(A1)는 제어신호라인(17)을 통해 엔진 ECU(16)에 연결된다. 엔진 ECU(16)는 다양한 엔진에 제공된 센서들로부터 전송된 정보(신호)에 의해 계산처리 제어를 수행한다.As shown in FIG. 2, the electronic control actuator 18 generally includes an electronic control circuit section A1 and a driving section A2 driven and controlled by the electronic control circuit section A1, and the driving section A2. It has an angle sensor 19 for detecting the rotation angle of the output shaft. The electronic control circuit section A1 is connected to the engine ECU 16 via the control signal line 17. The engine ECU 16 performs calculation processing control by information (signal) transmitted from sensors provided to various engines.
전자제어 엑츄에이터(18)는 엔진의 실린더 블록의 끝단에 장착되며, 예를 들어 선택적으로는 이 전자제어 엑츄에이터(18)가 터보차져(14)에 부착될 수도 있다.The electronically controlled actuator 18 is mounted to the end of the cylinder block of the engine, for example, the electronically controlled actuator 18 may optionally be attached to the turbocharger 14.
[제1 실시예][First Embodiment]
다음에서는 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 터보차져의 가변노즐제어장치의 제1 실시예와 그 작동을 설명한다.Next, with reference to Figures 2 and 3 will be described a first embodiment of the variable nozzle control apparatus of the turbocharger according to the present invention and its operation.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 터보차져의 가변노즐제어장치를 도시한 다이어그램이다. 설명은 제1 실시예로 주어진다.2 is a diagram showing a variable nozzle control apparatus of a turbocharger according to a first embodiment of the present invention. The description is given to the first embodiment.
전자제어 엑츄에이터(18)는 전자제어회로부(A1)와 구동부(A2)를 포함한다. 출력샤프트의 실제각도 신호는 구동부(A2)의 출력측으로부터 각도센서(19)를 통해 전자제어회로부(A1)의 비교수단으로 피드백(feed back)된다. 전자제어회로부(A1)에서, 각도신호 변환수단(20), 비교수단(21), PID 계산부로 구성된 계산수단(22), 절환스위치(23) 및 모터 구동형 논리산출수단(24)은 순차적으로 연결되며, 다양한 통신 정보, 특히 가변노즐의 베인의 개도지시정보는 엔진의 시동운전에 근거하여 제어신호라인(17)을 통해 엔진 ECU(16)로부터 인출되고, 이러한 동일 정보 또는 신호는 처리계산에 의해 산출되어 연속 상태로 제공된 구동부(A2)에 출력된다.The electronic control actuator 18 includes an electronic control circuit part A1 and a driver A2. The actual angle signal of the output shaft is fed back from the output side of the drive unit A2 to the comparing means of the electronic control circuit unit A1 via the angle sensor 19. In the electronic control circuit section A1, the angle signal converting means 20, the comparing means 21, the calculating means 22 composed of the PID calculating section, the switching switch 23 and the motor-driven logic calculating means 24 are sequentially Various communication information, in particular the opening instruction information of the vane of the variable nozzle, is withdrawn from the engine ECU 16 via the control signal line 17 based on the start-up operation of the engine, and this same information or signal is transferred to the process calculation. Is calculated and output to the drive unit A2 provided in a continuous state.
출력신호에 의해 작동되는 구동부(A2)는 모터 구동형 논리산출순단(24)의 출력신호에 반응하여 작동되는 모터 드라이버(25)와, 구동원이 되는 모터부(26)와, 감속기구(27) 및 전자제어 엑츄에이터(18)의 출력축(28)을 포함하며, 이들을 연속적으로 작동시킨다.The driving unit A2 operated by the output signal includes a motor driver 25 operated in response to the output signal of the motor-driven logic output stage 24, a motor unit 26 serving as a driving source, and a reduction mechanism 27. And an output shaft 28 of the electronically controlled actuator 18, which operates them continuously.
출력축의 실제각도 신호는 각도센서(19)에 의해 출력축(28)의 회전각도로서감지되며, 비교수단(21) 내에 인가된다. 비교수단(21)의 출력측에 제공된 계산수단(22)은 PID 계산부로 구성되며, 예를들어 비교수단(21)에 의해 출력축의 목표각도 신호를 출력축의 실제각도 신호와 비교하고, 바람직한 처리계산을 수행하도록 그들을 적분하고 미분하며 비례적으로 제어하기 위하여 제공한다. 이와 같은 수단들이 사용되므로, 전자제어 엑츄에이터(18)의 반응성은 매우 크게 강화될 수 있다.The actual angle signal of the output shaft is sensed by the angle sensor 19 as the rotation angle of the output shaft 28 and applied in the comparing means 21. The calculating means 22 provided on the output side of the comparing means 21 is constituted by a PID calculating section. For example, the comparing means 21 compares the target angle signal of the output shaft with the actual angle signal of the output shaft, and calculates a preferred processing calculation. Provides for integrating, differentially and proportionally controlling them to perform. As such means are used, the responsiveness of the electronically controlled actuator 18 can be greatly enhanced.
다음으로, 전자제어 엑츄에이터(18)의 출력은 레버(18a) 및 로드(18b)를 통해 터보차져(14)의 가변노즐부재에 전송되며, 그로 인해 가변노즐부재에 제공된 가변노즐의 베인의 개도를 제어한다.Next, the output of the electronically controlled actuator 18 is transmitted to the variable nozzle member of the turbocharger 14 via the lever 18a and the rod 18b, thereby increasing the vane of the variable nozzle provided to the variable nozzle member. To control.
이와 같이 본 발명의 장치에 따르면, 가변노즐의 베인(14c)에 결합된 출력축(28)의 회전각도는 각도센서(19)에 의해 감지되고, 그로부터 출력축의 실제각도 신호를 출력하며, 엔진 ECU로부터 전송되는 가변노즐의 베인(14)의 개도지시정보는 각도신호변환수단(20)에 의해 출력축의 목표각도신호로 변환되고, 이들 양 신호는 서로 비교되고 가변노즐의 베인(14c)은 구동되며 상기 양 신호간 차이에 해당하는 목표 개도를 가지도록 제어된다. 결과적으로, 가변노즐 또는 비교처리에서 베인(14c)의 개도의 적합성에 관한 판정이 자동으로 실행될 수 있고 결정이 강화될 수 있으며, 피드백 신호에 의해 제어가 수행될 수 있는 터보차져의 가변노즐제어장치를 얻는 것은 가능하다.As described above, according to the device of the present invention, the rotation angle of the output shaft 28 coupled to the vane 14c of the variable nozzle is detected by the angle sensor 19, from which an actual angle signal of the output shaft is output, and from the engine ECU The opening instruction information of the vane 14 of the variable nozzle to be transmitted is converted into a target angle signal of the output shaft by the angle signal converting means 20, and these signals are compared with each other and the vane 14c of the variable nozzle is driven. It is controlled to have a target opening degree corresponding to the difference between both signals. As a result, the variable nozzle control apparatus of the turbocharger in which the determination regarding the suitability of the opening degree of the vane 14c in the variable nozzle or the comparison process can be automatically executed, the determination can be strengthened, and the control can be performed by the feedback signal. It is possible to get
더욱이, 엔진 ECU의 소프트웨어의 부하는 감소될 수 있고, 종래의 장치들에 요구된 다양한 호스들이 불필요하며, 제어신호 라인의 길이는 감축될 수 있으며, 노이즈에 대해 특별한 대응수단을 갖출 필요는 없다. 아울러, 전자제어 엑츄에이터(18)의 크기가 감소될 수 있으므로 전체 장치의 크기가 줄어들 수 있다.Moreover, the load on the software of the engine ECU can be reduced, the various hoses required for conventional devices are unnecessary, the length of the control signal line can be reduced, and there is no need for special countermeasures against noise. In addition, since the size of the electronically controlled actuator 18 can be reduced, the size of the entire apparatus can be reduced.
[제2 실시예]Second Embodiment
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 터보차져의 가변노즐제어장치를 도시한 블럭 다이어그램이다. 설명은 제2 실시예로 주어진다. 도 3은 가변노즐의 베인이 와이핑 작업을 수행하기 위한 기능이 도 2의 블럭회로의 구조에 추가된 구조를 보여주는 다이어그램이다.3 is a block diagram showing an apparatus for controlling a variable nozzle of a turbocharger according to a second exemplary embodiment of the present invention. The description is given to the second embodiment. FIG. 3 is a diagram illustrating a structure in which a vane of a variable nozzle has a function for performing a wiping operation, added to the structure of the block circuit of FIG. 2.
전자제어 엑츄에이터(18)는 전자제어회로부(A4)와 구동부(A2)를 포함한다. 구동부(A2)와 다른 구조들은 제1 실시예의 그것들과 동일하며, 그에 대한 설명은 생략한다. 더욱이, 전자제어회로부(A4)의 구조는 와이핑 명령수단과 하기에 설명될 와이핑 처리수단이 추가되는 것 외에는 전자제어회로부(A1)의 그것과 동일하다. 전자제어회로부(A4)는 와이핑 명령수단(29)과 와이핑 처리수단(30)을 포함한다. 와이핑 명령수단(29)은 엔진 키 스위치, 다시 말해 점화스위치(31)로부터 전송된 오프(OFF)신호의 수신에 따른 자동차 엔진의 정지에 근거하여 엔진 ECU(16)로부터 전송된 상태지시정보에 의해 가변노즐부재 내에 제공된 가변노즐의 베인(14c)의 전체 작동구역에 걸쳐 베인(14c)의 와이핑 작업을 수행하도록 하는 와이핑 작업 명령신호를 출력한다. 와이핑 처리수단(30)은 모터 구동형 논리산출수단(24)에 와이핑 작업 명령신호를 인가한다. 모터 드라이버(25)는 모터 구동형 논리산출수단(24)으로부터 전송된 출력신호에 반응하여 모터부(26)를 회전시키며, 그로부터 가변노즐의 베인(14c)의 와이핑 작업을 수행한다. 가변노즐의 베인(14c)의 와이핑 작업이종료될 때, 와이핑 처리수단(30)은 엔진 ECU(16)에 상태 정보로서 종료 지시신호를 전송한다.The electronic control actuator 18 includes an electronic control circuit section A4 and a driver section A2. The structures other than the driving portion A2 are the same as those of the first embodiment, and description thereof is omitted. Further, the structure of the electronic control circuit section A4 is the same as that of the electronic control circuit section A1, except that the wiping command means and the wiping processing means described below are added. The electronic control circuit unit A4 includes a wiping command means 29 and a wiping processing means 30. The wiping command means 29 is connected to the status indication information transmitted from the engine ECU 16 based on the stop of the vehicle engine in response to the reception of an OFF signal transmitted from the engine key switch, that is, the ignition switch 31. Thereby outputting a wiping operation command signal for performing the wiping operation of the vane 14c over the entire operating region of the vane 14c of the variable nozzle provided in the variable nozzle member. The wiping processing means 30 applies a wiping operation command signal to the motor-driven logic calculating means 24. The motor driver 25 rotates the motor unit 26 in response to the output signal transmitted from the motor-driven logic calculating means 24, and performs the wiping operation of the vane 14c of the variable nozzle therefrom. When the wiping operation of the vane 14c of the variable nozzle is finished, the wiping processing means 30 transmits an end instruction signal as status information to the engine ECU 16.
많은 경우에 있어서, 가변노즐의 베인(14c)은 통상 0도에서 100도의 개도 각을 가지는 전체 작동구역의 일부, 예를 들어 30도 내지 60도의 개도 각을 가지는 개도 각 범위에서만 작동된다. 따라서, 어떤 경우에 있어서는 가변노즐의 베인(14c)의 정상 작동구역과 다른 작동각도 범위내의 노즐 링의 표면상에 그을음이 들러붙거나 잔류하게 된다. 제2 실시예에 따르면, 점화스위치(31)가 오프(OFF)될 때, 전폐 위치를 거쳐 전개 위치에서 가변노즐의 베인을 정지시키는 와이핑 작업이 적어도 한번은 실행된다. 따라서, 소위 그을음 청소(soot sweeping)가 실행되고, 가변노즐의 베인(14c) 또는 가변노즐부재의 작동은 부드럽게 수행될 수 있으며, 내구력은 증강될 수 있고, 더욱이 배기가스의 유동 효율 또는 가변노즐의 베인(14c) 자체의 작동 효율이 개선될 수 있으며, 가변노즐의 베인(14c)의 개도는 바람직하게 제어될 수가 있다.In many cases, the vane 14c of the variable nozzle is normally operated only in a part of the whole operating region having an opening angle of 0 to 100 degrees, for example, in an opening angle range having an opening angle of 30 to 60 degrees. Thus, in some cases, soot sticks or remains on the surface of the nozzle ring within an operating angle range that is different from the normal operating area of the vane 14c of the variable nozzle. According to the second embodiment, when the ignition switch 31 is turned off, a wiping operation for stopping the vane of the variable nozzle at the deployment position via the fully closed position is performed at least once. Thus, so-called soot sweeping is performed, operation of the vane 14c of the variable nozzle or the variable nozzle member can be performed smoothly, durability can be enhanced, and moreover, the flow efficiency of the exhaust gas or of the variable nozzle The operating efficiency of the vane 14c itself can be improved, and the opening degree of the vane 14c of the variable nozzle can be preferably controlled.
다른 구조 및 작동은 제1 실시예의 그것들과 거의 동일하며 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.Other structures and operations are almost the same as those of the first embodiment, and description thereof will be omitted.
본 발명에 따른 터부차져의 가변노즐제어장치는 상술한 구조 및 작동을 갖기 때문에 다음과 같은 장점들이 얻어질 수 있다.Since the variable nozzle control apparatus of the turbocharger according to the present invention has the above-described structure and operation, the following advantages can be obtained.
[제3 실시예]Third Embodiment
도 4는 본 발명에 따른 터보차져의 가변노즐제어장치에 관한 제3 실시예를도시한 블럭 다이어그램이다. 설명은 제3 실시예로 주어진다.4 is a block diagram showing a third embodiment of a variable nozzle control apparatus for a turbocharger according to the present invention. The description is given to the third embodiment.
전자제어 엑츄에이터(18)는 전자제어회로부(A6)와, 전자제어회로부(A5)에 의해 제어되고 구동되는 구동부(A2)를 포함한다. 전자제어회로부(A5)는 제어신호라인(17)을 통해 가변노즐의 베인의 개도에 대한 지시신호를 인가하는 각도신호변환수단(20)과, 출력축의 목표 각도 신호를 출력축의 실제 각도 신호와 비교하는 비교수단(21)과, 비교수단(21)으로부터의 출력신호에 적분, 미분 및 비례 제어를 실행하는 PID 계산부로 구성된 계산수단(22)과, 계산수단(22)의 출력측에 연결된 모터 구동형 논리산출수단(24)과, 그리고 출력축의 실제각도 신호를 감지하고 이를 실제 베인개도신호로 변환하는 통신신호변환수단(32)을 포함한다. 구동부(A2)는, 전자제어회로부(A5)에서 모터 구동형 논리산출수단(24)으로부터의 출력신호에 의해 작동되는 모터 드라이버(25)와, 모터 드라이버(25)로부터의 출력신호에 의해 회전되는 모터부(26)와, 모터부(26)의 회전속도를 감속시키는 감속기구(27)와, 감속기구(27)에 결합된 전자제어 엑츄에이터(18)의 출력축(28)과, 그리고 출력축(28)의 회전각도를 감지하는 각도센서(19)를 포함한다.The electronic control actuator 18 includes an electronic control circuit section A6 and a driving section A2 controlled and driven by the electronic control circuit section A5. The electronic control circuit unit A5 compares the angle signal conversion means 20 for applying an indication signal for the opening degree of the vane of the variable nozzle through the control signal line 17, and the target angle signal of the output shaft with the actual angle signal of the output shaft. A calculation means 22 composed of a comparison means 21, a PID calculation section for performing integral, derivative and proportional control on the output signal from the comparison means 21, and a motor-driven type connected to the output side of the calculation means 22. Logic calculating means 24, and communication signal converting means 32 for detecting the actual angle signal of the output shaft and converting it to the actual vane opening signal. The driver A2 is rotated by the motor driver 25 operated by the output signal from the motor-driven logic calculating means 24 in the electronic control circuit part A5 and by the output signal from the motor driver 25. A motor portion 26, a reduction mechanism 27 for reducing the rotational speed of the motor portion 26, an output shaft 28 of the electronically controlled actuator 18 coupled to the reduction mechanism 27, and an output shaft 28 It includes an angle sensor 19 for detecting the rotation angle of the).
도 1 및 도 7에 도시된 바와 같이, 레버(18a)의 일단부는 전자제어 엑츄에이터(18)의 출력축(28)에 결합되고 레버(18a)의 타단부는 로드(18b)의 일단부에 결합된다. 로드(18b)의 타단부는 터보차져(14)의 가변노즐의 베인(14c)에 결합된다. 출력축(28)의 회전각도, 즉 전자제어 엑츄에이터(18)의 전체 기계적 작동범위를 제한하기 위하여, 레버(18a)의 작동각도는 하나의 스토퍼(S1) 및 기계적으로 제공되는 다른 스토퍼(S3)에 의해 제한된다. 더욱이, 가변노즐의 베인(14c)의 전체 기계적 작동범위, 즉 터보차져의 가변노즐의 기계적 작동 각도는 하나의 스토퍼 및 기계적으로 제공된 다른 스토퍼(S4)에 의해 제한된다.1 and 7, one end of the lever 18a is coupled to the output shaft 28 of the electronically controlled actuator 18 and the other end of the lever 18a is coupled to one end of the rod 18b. . The other end of the rod 18b is coupled to the vane 14c of the variable nozzle of the turbocharger 14. In order to limit the rotational angle of the output shaft 28, that is, the overall mechanical operating range of the electronically controlled actuator 18, the operating angle of the lever 18a is applied to one stopper S1 and another mechanically provided stopper S3. Limited by Moreover, the overall mechanical operating range of the vane 14c of the variable nozzle, ie the mechanical operating angle of the variable nozzle of the turbocharger, is limited by one stopper and another mechanically provided stopper S4.
전자제어 엑츄에이터(18)의 전체 기계적 작동범위(θa)와 가변노즐의 베인(14c)의 전체 기계적 작동범위(θb) 간에 중대한 관계는 θa> θb인 것으로 나타난다. 여기서, 전자제어 엑츄에이터(18)의 전체 기계적 작동범위(θa)는 레버(18a)가 한 스토퍼(S1)와 접하는 위치(L1)와 레버(13a)가 다른 스토퍼(S3)와 접하게 되는 위치(L3) 사이에 형성된 각도로 한정되며, 가변노즐의 베인(14c)의 전체적 작동범위(θb)는 가변노즐의 베인(14c)이 한 스토퍼(S2)와 접하는 위치(L2)와 가변노즐의 베인(14c)이 다른 스토퍼(S4)와 접하는 위치(L4) 사이에 형성된 각도로 한정된다. 따라서, 베인(14c)이 한 스토퍼(S2)와 접할 때, 레버(18a)는 그들 사이에 간극을 형성하기 위해 한 스토퍼(S1)와 접하지 않고, 베인(14c)은 다른 스토퍼(S4)와 접하며, 레버(18a)는 그들 사이에 간극을 형성하기 위하여 다른 스토퍼(S3)와 접하지 않는다.Significant relationship between the full mechanical control of the electronic actuator 18, the operating range (θ a) and (θ b) the total mechanical operating range of the vane (14c) of the variable nozzle is shown as being a θ> θ b. Here, the entire mechanical operating range θ a of the electronically controlled actuator 18 is a position L1 at which the lever 18a is in contact with one stopper S1 and a position at which the lever 13a is in contact with another stopper S3 ( It is limited to the angle formed between L3), the overall operating range (θ b ) of the vane 14c of the variable nozzle is the position (L2) and the vane of the variable nozzle where the vane 14c of the variable nozzle is in contact with one stopper (S2) 14c is limited to the angle formed between the position L4 which contact | connects another stopper S4. Therefore, when the vanes 14c contact one stopper S2, the lever 18a does not contact one stopper S1 to form a gap therebetween, and the vanes 14c are not connected to the other stopper S4. The lever 18a is not in contact with the other stopper S3 to form a gap therebetween.
설명은 본 발명에 따른 터보차져의 가변노즐베인제어장치에 관한 제3 실시예에서의 작동으로 주어진다.The description is given to the operation in the third embodiment of the variable nozzle vane control apparatus of the turbocharger according to the present invention.
출력축(28)의 실제각도 신호는 구동부(A2)의 출력측으로부터 각도센서(19)를 통해 전자제어회로부(A5)의 비교수단(21)으로 피드백된다. 전자제어회로부(A5)에서는, 각도신호변환수단(20), 비교수단(21), PID 계산부로 구성된 계산수단(22) 및 모터 구동형 논리산출수단(24)이 순차적으로 연결된다. 다양한 통신정보, 특히 가변노즐의 베인(14c)의 개도지시정보가 엔진의 시동 운전에 근거하여 제어신호라인(17)을 거쳐 엔진 ECU(16)로부터 인출되고, 이와 동일한 정보 또는 신호는 처리 계산에 의해 결정되어 그로부터 다음 단계에 제공된 구동부(A2)로 출력된다. 출력신호에 의해 운전되는 구동부(A2)는 모터 구동형 논리산출수단(54)의 출력신호에 반응하여 작동되는 구동수단인 모터 드라이버(25), 구동원인 모터부(26), 감속기구(27) 및 전자제어 엑츄에이터(18)의 출력축(28)을 포함하며, 순차적으로 이들을 작동시킨다.The actual angle signal of the output shaft 28 is fed back from the output side of the drive unit A2 to the comparing means 21 of the electronic control circuit unit A5 via the angle sensor 19. In the electronic control circuit section A5, the angle signal converting means 20, the comparing means 21, the calculating means 22 composed of the PID calculating section and the motor-driven logic calculating means 24 are sequentially connected. Various communication information, especially the opening instruction information of the vane 14c of the variable nozzle, is drawn out from the engine ECU 16 via the control signal line 17 based on the start-up operation of the engine, and this same information or signal is used for processing calculation. Is determined and is outputted to the driver A2 provided in the next step therefrom. The driving unit A2 driven by the output signal is a motor driver 25 which is a driving means which is operated in response to an output signal of the motor-driven logic calculating means 54, a motor unit 26 which is a driving source, and a deceleration mechanism 27. And an output shaft 28 of the electronically controlled actuator 18, which operates them sequentially.
출력축의 실제각도 신호는 각도센서(19)에 의해 출력축(28)의 회전각도로서 감지되고 비교수단(21)에 인가되며, 아울러 실제각도 신호를 실제 베인개도신호로 변환하는 통신신호변환수단(32)을 통해 엔진 ECU로 전송된다. 비교수단(21)의 출력측에 제공된 계산수단(22)은 PID 계산부로 구성되며, 예를들어 출력축(28)의 목표각도 신호를 비교수단(21)에 의해 출력축(28)의 실제각도 신호와 비교하고, 바람직한 처리계산을 수행하도록 그들을 적분하고 미분하며 비례적으로 제어하기 위해 제공한다. 이러한 수단들이 사용되기 때문에, 전자제어 엑츄에이터(18)의 반응성은 매우 크게 강화될 수 있다.The actual angle signal of the output shaft is sensed by the angle sensor 19 as the rotation angle of the output shaft 28 and applied to the comparing means 21, and also the communication signal converting means 32 for converting the actual angle signal into the actual vane opening signal. ) Is sent to the engine ECU. The calculation means 22 provided on the output side of the comparison means 21 is composed of a PID calculation unit, for example, comparing the target angle signal of the output shaft 28 with the actual angle signal of the output shaft 28 by the comparison means 21. And integrate, differentiate, and proportionally control them to perform the desired process calculations. Because these means are used, the responsiveness of the electronically controlled actuator 18 can be greatly enhanced.
다음으로, 전자제어 엑츄에이터(18)의 출력은 레버(18a)와 로드(18b)를 통해 터보차져(14)의 가변노즐의 베인(14c)에 전송되고, 그로부터 가변노즐부재에 제공된 가변노즐의 베인(14c)의 개도를 제어하게 된다.Next, the output of the electronically controlled actuator 18 is transmitted to the vane 14c of the variable nozzle of the turbocharger 14 via the lever 18a and the rod 18b, from which the vane of the variable nozzle provided to the variable nozzle member. The opening degree of 14c is controlled.
이와 같이 본 발명의 장치에 따르면, 가변노즐의 베인(14c)에 결합된 출력축(28)의 회전각도는 각도센서(19)에 의해 감지되어 그로부터 출력축(28)의 실제각도 신호를 출력하고, 엔진 ECU(16)로부터 전송되는 가변노즐의 베인(14c)이 개도지시정보는 각도신호변환수단(20)에 의해 출력축(28)의 목표각도 신호로 변환되며, 아울러 이들 양 신호는 서로 비교되고 가변노즐의 베인(14c)은 구동되며, 상기 양 신호간의 차이에 해당하는 목표 개도를 갖도록 제어된다. 결과적으로, 가변노즐에서 베인(14c)의 개도의 적합성에 관한 결정 또는 계산 처리가 자동적으로 수행될 수 있고 해상도가 강화될 수 있으며, 피드백 신호에 의해 제어가 실행될 수 있는 터보차져의 가변노즐제어장치를 얻는 것이 가능한 것이다.As described above, according to the apparatus of the present invention, the rotation angle of the output shaft 28 coupled to the vane 14c of the variable nozzle is detected by the angle sensor 19 to output the actual angle signal of the output shaft 28 therefrom, and the engine The opening instruction information of the vane 14c of the variable nozzle transmitted from the ECU 16 is converted into the target angle signal of the output shaft 28 by the angle signal converting means 20, and these two signals are compared with each other and the variable nozzle The vanes 14c of are driven and controlled to have a target opening degree corresponding to the difference between the two signals. As a result, the variable nozzle control apparatus of the turbocharger in which the determination or calculation process regarding the suitability of the opening degree of the vane 14c in the variable nozzle can be automatically performed, the resolution can be enhanced, and the control can be executed by the feedback signal. It is possible to get.
더욱이, 엔진 ECU(16)의 소프트웨어의 부하가 감축될 수 있고 종래의 장치에 요구된 다양한 호스들은 불필요하며, 아울러 제어신호라인의 길이는 축소될 수 있으며 노이즈에 대응하여 특별한 대응수단을 갖출 필요도 없다. 게다가, 엑츄에이터(18)의 크기가 축소될 수 있으므로 전체 장치의 크기는 감소될 수가 있다.Moreover, the load on the software of the engine ECU 16 can be reduced, and the various hoses required for the conventional apparatus are unnecessary, and the length of the control signal line can be shortened and special countermeasures must be provided in response to noise. none. In addition, since the size of the actuator 18 can be reduced, the size of the entire apparatus can be reduced.
[제4 실시예][Example 4]
도 5는 본 발명에 따른 터보차져의 가변노즐제어장치의 제5 실시예를 도시한 블럭 다이어그램이다. 도 5는 가변노즐의 베인(14c)이 와이핑 작업을 수행하도록 하는 기능이 도 4의 블록회로의 구조에 추가되는 구조를 도시하는 다이어그램이다.5 is a block diagram showing a fifth embodiment of the variable nozzle control apparatus for a turbocharger according to the present invention. FIG. 5 is a diagram showing a structure in which the function of causing the vane 14c of the variable nozzle to perform the wiping operation is added to the structure of the block circuit of FIG. 4.
전자제어 엑츄에이터(18)는 전자제어회로부(A6)와 구동부(A2)를 포함한다. 구동부(A2) 및 다른 구조들은 제3 실시예의 그것들과 동일하며, 그에 대한 설명은 생략하기로 한다. 전자제어회로부(A6)의 구조는 제3 실시예의 전자제어회로부(A5)의 그것과 유사하다. 그러나, 절환스위치(23)는 계산수던(23)과 모터 구동형 논리산출수단(24) 사이에 개재된다. 부호 "29"는 점화스위치(31)로부터의 오프(OFF) 신호에 해당하는 자동차에서의 엔진 정지에 의해 인가된 엔진 ECU(16a)로부터의 상태지시정보에 따라 가변노즐의 베인(14c)에 와이핑 작업을 실행시키기 위한 와이핑 작업 명령신호를 출력하는 와이핑 명령수단을 나타낸다. 부호 "30"은 와이핑 명령수단(29)으로부터의 와이핑 작업 명령신호를 수신하고 절환스위치(23)를 통해 모터 구동형 논리산출수단(24)에 신호를 출력하며, 그에 따라 와이핑 작업이 가변노즐의 베인(14c)에 수행되는 와이핑 처리수단을 나타낸다. 가변노즐의 베인(14c)에 와이핑 작업이 종료된 후, 와이핑 처리수단(30)은 상태정보로서 제어신호라인(17a)을 통해 엔진 ECU(16a)에 와이핑 작업의 종료를 지시하는 신호를 전송한다.The electronic control actuator 18 includes an electronic control circuit section A6 and a driver section A2. The driving portion A2 and other structures are the same as those in the third embodiment, and description thereof will be omitted. The structure of the electronic control circuit section A6 is similar to that of the electronic control circuit section A5 of the third embodiment. However, the changeover switch 23 is interposed between the calculation count 23 and the motor-driven logic calculating means 24. Numeral 29 denotes the vane 14c of the variable nozzle in accordance with the status indication information from the engine ECU 16a applied by the engine stop in the vehicle corresponding to the OFF signal from the ignition switch 31. Wiping command means for outputting a wiping operation command signal for executing the ping operation. Reference numeral "30" receives a wiping operation command signal from the wiping command means 29 and outputs a signal to the motor-driven logic calculating means 24 through the changeover switch 23, whereby the wiping operation is performed. The wiping processing means performed on the vane 14c of the variable nozzle is shown. After the wiping operation is completed on the vane 14c of the variable nozzle, the wiping processing means 30 signals to end the wiping operation to the engine ECU 16a via the control signal line 17a as status information. Send it.
엔진 ECU(16a)는 자동차의 전원에 연결되는 점화스위치(31)로부터의 온/오프 신호를 결정하고 입력하는 점화스위치판정수단(33)을 포함한다. 상태정보는 점화스위치판정수단(33)에 의해 와이핑 명령수단(29)에 출력된다. 제4 실시예는 상술된 바와 같이 구성된다.The engine ECU 16a includes ignition switch determination means 33 for determining and inputting an on / off signal from the ignition switch 31 connected to the power source of the vehicle. The status information is output to the wiping command means 29 by the ignition switch determination means 33. The fourth embodiment is configured as described above.
다음에서, 설명은 본 발명에 따른 터보차져의 가변노즐제어장치에서 제4 실세예의 작동으로 주어진다.In the following, the description is given to the operation of the fourth actual example in the variable nozzle control apparatus of the turbocharger according to the present invention.
많은 경우에 있어서, 가변노즐제어장치에서 가변노즐의 베인(14c)은 일반적으로 전체 기계적 작동범위(θb; 예를들어, 위치 L2에 해당하는 개도각 0°로부터 위치 L4에 해당하는 개도각 80°까지의 전체 작동범위 80°)의 일부 안에서 작동된다. 예를들어, 가변노즐의 베인(14c)은 때때로 위치 L5에 해당하는 개도각 20°로부터 위치 L6에 해당하는 개도각 60°까지 한정된 40°의 작동범위 안에서 작동되는 수도 있다. 따라서 몇몇 경우에 있어서는, 그을음은 가변노즐의 베인(14c)의 정상적인 작동범위와 다른 작동각도 범위내에서 노즐링의 표면에 부착되거나 잔류하게 된다. 제4 실시예에 따르면, 점화스위치(31)가 오프(OFF)될 때, 전폐위치를 거쳐 전개위치에서 가변노즐의 베인(14c)을 정지시키는 와이핑 작업이 적어도 한번은 실행된다. 따라서, 소위 그을음 청소가 수행된다. 특히 점화스위치(31)로부터의 오프(OFF)신호에 상응하여, 엔진 ECU(16a)로부터의 상태 정보가 와이핑명령수단(29)에 인가된다. 와이핑 작업 명령신호는 와이핑 명령수단(29)으로부터 출력되고, 와이핑명령신호를 수신하는 와이핑 처리수단(30)은 절환스위치(23)를 통해 모터 구동형 논리산출수단(30)에 출력신호를 전송하며, 그로부터 구동부(A2)는 그을음 청소를 위해 가변노즐의 베인(14c)에 와이핑 작업을 수행하도록 작동된다.In many cases, the vane 14c of the variable nozzle in the variable nozzle control device generally has a full mechanical operating range θ b ; It operates within a part of the total operating range of up to 80 °). For example, the vane 14c of the variable nozzle may sometimes be operated within a 40 ° operating range defined from an opening angle of 20 ° corresponding to position L5 to an opening angle of 60 ° corresponding to position L6. In some cases, the soot will therefore adhere or remain on the surface of the nozzle ring within an operating angle range that is different from the normal operating range of the vane 14c of the variable nozzle. According to the fourth embodiment, when the ignition switch 31 is turned off, the wiping operation for stopping the vane 14c of the variable nozzle at the deployed position via the fully closed position is executed at least once. Thus, so-called soot cleaning is performed. In particular, corresponding to the OFF signal from the ignition switch 31, the state information from the engine ECU 16a is applied to the wiping command means 29. The wiping operation command signal is output from the wiping command means 29, and the wiping processing means 30 which receives the wiping command signal is output to the motor-driven logic calculating means 30 through the changeover switch 23. Sends a signal, from which the drive A2 is operated to carry out a wiping operation on the vane 14c of the variable nozzle for soot cleaning.
다음으로, 로드의 분리 및 전자제어 엑츄에이터(18)의 레버의 풀림과 같은 비정상적인 상태의 탐지 운전은 운전 순서가 도시된 도 6, 및 전자제어 엑츄에이터(18)의 전체 기계적 작동각도(θa)와 터보차져(14)의 가변노즐의 베인(14c)의 전체 기계적 작동각도(θb) 간에 관계를 나타내는 전자제어 엑츄에이터와 터보차져의 가변노즐 간 상관 운전 다이어그램을 참조하여 상세하게 설명된다.Next, the detection operation of an abnormal state such as the separation of the rod and the release of the lever of the electronic control actuator 18 is performed in FIG. 6 and the overall mechanical operating angle θ a of the electronic control actuator 18 is shown. It will be described in detail with reference to a correlation operation diagram between the electronic control actuator and the variable nozzle of the turbocharger, which shows the relationship between the overall mechanical operating angle θ b of the vanes 14c of the variable nozzle of the turbocharger 14.
자동차의 운전이 종료된 후 점화스위치를 끄면(오프 운전) 점화판정수단(33)으로부터 오프(OFF)신호가 출력되고(단계 1), 엔진 ECU(16a)는 이러한 출력신호를상태정보로서 와이핑 명령수단(29)에 인가한다. 이어서, 와이핑 명령수단(29)은 명령의 수신을 수행한다(단계 2). 와이핑 명령수단(29)은 절환스위치(23)에 신호를인가하고, 그로부터 접점 a에서 접점 b까지 전기 접속이 이루어진다(단계 3).When the ignition switch is turned off after driving of the vehicle (off driving), an OFF signal is output from the ignition judging means 33 (step 1), and the engine ECU 16a wipes this output signal as status information. To the command means 29. Then, the wiping command means 29 performs the reception of the command (step 2). The wiping command means 29 applies a signal to the changeover switch 23, from which an electrical connection is made from contact a to contact b (step 3).
덧붙여서, 절환스위치(23)는 비접촉 전자스위치수단으로 구성된다. 와이핑처리수단(30)은 절환스위치(23)에서 접점(b)를 통해 모터 구동형 논리산출수단(24)을 작동시키기 위한 신호를 출력한다. 이후, 모터 드라이버(25)가 작동하고 모터부(26)는 회전된다.In addition, the switching switch 23 is constituted by a non-contact electronic switch means. The wiping processing means 30 outputs a signal for operating the motor-driven logic calculating means 24 via the contact point b at the switching switch 23. Thereafter, the motor driver 25 is operated and the motor unit 26 is rotated.
이때, 모터부(26)가 구동하고 그에 따라 전자제어 엑츄에이터(18)의 출력축(28), 즉 레버(18a)가 전폐상태 방향으로 회전된다(단계 4). 가변노즐의 베인(14c)이 위치 L2에 도달할 때, 즉 가변노즐의 베인(14c)이 하나의 스토퍼(S2)와 접할 때, 가변노즐의 베인(14c)은 정지되고, 그에 따라 전자제어 엑츄에이터(18) 상의 레버(18a)는 위치 L7에서 정지된다. 이후, 위치 L7이 확인되고 작동각도 θβ로 메모리된다(단계 5, 6).At this time, the motor unit 26 is driven so that the output shaft 28 of the electronic control actuator 18, that is, the lever 18a, is rotated in the fully closed state (step 4). When the vane 14c of the variable nozzle reaches the position L2, that is, when the vane 14c of the variable nozzle is in contact with one stopper S2, the vane 14c of the variable nozzle is stopped, and accordingly the electronic control actuator The lever 18a on 18 is stopped at the position L7. Thereafter, the position L7 is confirmed and memorized with the operating angle θ β (steps 5 and 6).
단계 6 이후에, 모터 드라이버(25)는 역방향으로 모터부(26)를 구동시키고, 그에 따라 전자제어 엑츄에이터(18)의 출력축(28), 즉 레버(18a)는 전개상태 방향으로 구동된다(단계 7). 위치 L4에 가변노즐의 베인(14c)을 도달시키면, 즉 베인(14c)이 다른 스토퍼(S4)와 접하면, 가변노즐의 베인(14c)은 정지되고, 그에 따라 전자제어 엑츄에이터(18) 상의 레버(18a)는 위치 L8에서 정지된다. 이후, 위치 L8이 확인되고 작동각도 θα로 메모리된다(단계 8, 9).After step 6, the motor driver 25 drives the motor unit 26 in the reverse direction, so that the output shaft 28 of the electronic control actuator 18, i.e., the lever 18a, is driven in the deployed state direction (step 7). When the vane 14c of the variable nozzle is reached at the position L4, that is, when the vane 14c is in contact with another stopper S4, the vane 14c of the variable nozzle is stopped, thereby levering on the electronic control actuator 18 18a is stopped at the position L8. Thereafter, the position L8 is confirmed and memorized with the operating angle θ α (steps 8 and 9).
이와 같이, 와이핑처리수단(30)은 개·폐 작동시 레버(18a)의 정지위치에서 기억된 작동 각도(θα및 θβ)에 근거하여 방정식 θα-θβ= θd에 의해 전자제어 엑츄에이터(18)의 출력축(28)의 실제 작동각도(θd)를 계산한다(단계 10). 이후, 전자제어 엑츄에이터(18)에서 출력축(28)의 실제 작동각도(θd)와 터보차져의 가변노즐의 전체 기계적 작동각도(θb)가 비교된다(단계 11). 만일 와이핑 처리수단(30)에 의한 비교가 θd> θb로 주어지면, 와이핑처리수단(30)은 로드(18b)가 분리되었거나 레버(18a)가 풀린 것과 같은 비정상 상태가 초래된 것으로 결정하고, 와이핑처리수단(30)은 엔진 ECU(16a)에 이러한 상태를 지시하는 결함신호를 전송한다(단계 12).In this way, the wiping processing means 30 is formed by the equation θ α -θ β = θ d based on the operating angles θ α and θ β stored at the stop position of the lever 18a during opening and closing operations. The actual operating angle θ d of the output shaft 28 of the control actuator 18 is calculated (step 10). Then, the actual operating angle θ d of the output shaft 28 and the total mechanical operating angle θ b of the variable nozzle of the turbocharger in the electronic control actuator 18 are compared (step 11). If the comparison by the wiping processing means 30 is given by θ d > θ b , the wiping processing means 30 may be caused by an abnormal state such as the rod 18b is detached or the lever 18a is released. After determining, the wiping processing means 30 transmits a defect signal indicating this state to the engine ECU 16a (step 12).
아울러, 만일 와이핑 처리수단(30)에 의한 비교가 θd< θb로 주어지면, 와이핑처리수단(30)은 엔진 ECU(16a)에 정상적인 종료를 지시하는 신호를 전송한다(단계 13). 엔진 ECU는 와이핑 명령수단(29)에서 절환스위치(23)로 접속신호가 인가되도록 상태 지시를 제공하며, 그에 따라 접점 b에서 접점 a까지 전기 접속이 이루어지게 된다(단계 14).In addition, if the comparison by the wiping processing means 30 is given by θ d < θ b , the wiping processing means 30 transmits a signal indicating a normal termination to the engine ECU 16a (step 13). . The engine ECU provides a status indication so that the connection signal is applied from the wiping command means 29 to the changeover switch 23, whereby an electrical connection is made from the contact b to the contact a (step 14).
덧붙여서, 제4 실시예에 따르면, 전자제어 엑츄에이터(18)의 출력축(28) 및 가변노즐의 일반적인 작동에 대해 다음의 방정식이 만족된다;In addition, according to the fourth embodiment, the following equation is satisfied for the general operation of the output shaft 28 and the variable nozzle of the electronically controlled actuator 18;
전자제어 엑츄에이터의 전체 기계적 작동범위(θa) > 터보차져의 가변노즐의 베인의 전체 기계적 작동범위(θb) > 터보차져의 가변노즐의 일반적인작동범위(θc).The overall mechanical operating range of the electronically controlled actuator (θ a )> The overall mechanical operating range of the vane of the variable nozzle of the turbocharger (θ b )> The general operating range of the variable nozzle of the turbocharger (θ c ).
예를들어, θa는 120°이고, θb는 80°이며, θc는 40°이다.For example, θ a is 120 °, θ b is 80 °, and θ c is 40 °.
상술한 바와 같이, 제4 실시예에 의해, 전자제어 엑츄에이터(18)의 로드의 분리 및 레버의 풀림과 같은 비정상적인 상태에 대한 감지가 수행될 수 있으며, 아울러 전폐위치에서 전개위치 사이에 터보차져의 가변노즐의 베인(14c)을 와이핑함으로써 노즐링 상의 그을음 청소를 수행하게 된다. 또한, 가변노즐의 베인(14c)의 작동은 부드럽게 실행될 수 있고, 내구력은 강화될 수 있으며, 더욱이 배기가스의 유동효율 또는 가변노즐의 베인(14c) 자체의 작동 효율이 개선될 수 있고, 가변노즐의 베인(14c)의 개도가 바람직하게 제어될 수 있다.As described above, according to the fourth embodiment, the detection of abnormal conditions such as the separation of the rod of the electronically controlled actuator 18 and the release of the lever can be performed, and the turbocharger between the deployment position in the fully closed position and the deployment position can be performed. Sweeping on the nozzle ring is performed by wiping the vanes 14c of the variable nozzle. In addition, the operation of the vane 14c of the variable nozzle can be smoothly executed, the durability can be enhanced, and the flow efficiency of the exhaust gas or the operating efficiency of the vane 14c itself of the variable nozzle can be improved, and the variable nozzle The opening degree of the vane 14c of can be preferably controlled.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 가변노즐의 베인에 결합된 출력축의 회전각도는 출력축의 실제각도 신호를 출력하기 위해 각도센서로 감지되고, 엔진 ECU로부터 전송된 가변노즐의 베인의 개도지시정보는 각도신호변환수단에 의해 출력축의 목표각도 신호로 변환되며, 이들 양 신호는 서로 비교되고 가변노즐의 베인은 상기 양 신호간 차이에 따라 구동되는데, 이에 따라 목표 개도를 달성하도록 베인을 제어하게 된다. 결과적으로, 가변노즐에서 베인의 개도의 적합성에 관한 결정 또는 비교처리, 해상도의 강화 및 피드백 신호에 반응한 제어 실행을 자동으로 수행할 수 있는 터보차져의 가변노즐제어장치를 얻는 것이 가능한 것이다. 게다가, 엑츄에이터의 크기를 줄일 수 있으므로 전체 장치의 크기를 축소할 수 있게 되는 이익을 얻을 수 있는 것이다.According to the first aspect of the present invention, the rotation angle of the output shaft coupled to the vane of the variable nozzle is sensed by the angle sensor to output the actual angle signal of the output shaft, and the opening instruction information of the vane of the variable nozzle transmitted from the engine ECU is The signal is converted into a target angle signal of the output shaft by the angle signal conversion means, and these signals are compared with each other and the vanes of the variable nozzles are driven according to the difference between the two signals, thereby controlling the vanes to achieve the target opening degree. As a result, it is possible to obtain a turbocharger variable nozzle control apparatus capable of automatically performing a determination or comparison process on the suitability of vane opening in a variable nozzle, enhancement of resolution and control execution in response to a feedback signal. In addition, the size of the actuator can be reduced, so that the size of the entire device can be reduced.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 본 발명의 제1 양태에 따른 잇점에 추가하여, 베인은 점화스위치의 오프(OFF) 작동에 따른 엔진의 정지에 근거하여 엔진 ECU로부터 전송된 상태지시 정보에 의해 가변노즐의 베인의 전체 작동구역에서 적어도 한번은 전폐위치를 거쳐 전개위치까지 작동된다. 따라서, 소위 그을음 청소가 수행될 수 있고, 가변노즐의 베인의 작동이 부드럽게 수행될 수 있으며, 내구력이 강화될 수 있는 이러한 잇점을 얻는 것이 가능해진다. 동시에, 전자제어 엑츄에이터의 로드의 분리 및 레버의 풀림과 같은 비정상적인 상태에 대한 감지가 수행될 수 있는 잇점이 있다.According to the second aspect of the present invention, in addition to the advantages according to the first aspect of the present invention, the vanes are provided by the status indication information transmitted from the engine ECU based on the stop of the engine due to the OFF operation of the ignition switch. The vane of the variable nozzle is operated at least once through the fully closed position to the deployment position. Thus, so-called soot cleaning can be performed, operation of the vane of the variable nozzle can be performed smoothly, and it is possible to obtain such an advantage that durability can be enhanced. At the same time, there is an advantage that the detection of abnormal conditions such as the disconnection of the rod of the electronically controlled actuator and the release of the lever can be performed.
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